Khoan đại dương: Những gì các nhà khoa học đã phát hiện ra 50 năm sau

Nó có cảnh quan tuyệt đẹp nhưng đúng là chúng ta biết nhiều về bề mặt của mặt trăng hơn là về đáy đại dương Earth. Phần lớn những gì chúng ta biết đã đến từ khoan đại dương khoa học - bộ sưu tập có hệ thống các mẫu lõi từ đáy biển sâu. Quá trình mang tính cách mạng này bắt đầu từ 50 năm trước, khi tàu khoan Glomar Challenger đi thuyền vào Vịnh Mexico vào ngày 11/8/1968 trong chuyến thám hiểm đầu tiên của Dự án Khoan biển sâu được liên bang tài trợ.

Tôi đã thực hiện chuyến thám hiểm khoan đại dương khoa học đầu tiên của mình vào năm 1980, và kể từ đó đã tham gia thêm sáu chuyến thám hiểm tới các địa điểm bao gồm cả Bắc Đại Tây Dương và Nam Cực Weddell Sea. Trong phòng thí nghiệm của tôi, sinh viên của tôi và tôi làm việc với các mẫu cốt lõi từ những cuộc thám hiểm này. Mỗi lõi này, có hình trụ dài 31 feet và rộng 3 inch, giống như một cuốn sách có thông tin đang chờ được dịch thành lời. Giữ một lõi mới mở, chứa đầy đá và trầm tích từ đáy đại dương Earth, giống như mở một rương kho báu hiếm hoi ghi lại thời gian trôi qua trong lịch sử Trái đất.

Xem thêm: Cuộc thám hiểm ngập nước ‘Lục địa bị mất

Trong hơn nửa thế kỷ, khoan đại dương khoa học đã chứng minh lý thuyết về kiến ​​tạo mảng, tạo ra lĩnh vực cổ sinh vật học và định nghĩa lại cách chúng ta nhìn sự sống trên Trái đất bằng cách tiết lộ một lượng lớn và khối lượng sự sống trong sinh quyển biển sâu. Và nhiều hơn nữa vẫn còn phải học.

Đổi mới công nghệ

Hai sáng kiến ​​quan trọng giúp các tàu nghiên cứu có thể lấy các mẫu cốt lõi từ các vị trí chính xác trong đại dương sâu. Đầu tiên, được gọi là định vị động, cho phép một con tàu 471 feet cố định tại chỗ trong khi khoan và phục hồi lõi, một trên đỉnh tiếp theo, thường trong hơn 12.000 feet nước.

Neo là không khả thi ở những độ sâu này. Thay vào đó, các kỹ thuật viên thả một dụng cụ hình ngư lôi gọi là transponder qua một bên. Một thiết bị được gọi là đầu dò, được gắn trên thân tàu Tàu, gửi tín hiệu âm thanh đến bộ phát đáp, trả lời. Máy tính trên tàu tính toán khoảng cách và góc của giao tiếp này. Các máy đẩy trên tàu tàu thân tàu điều khiển tàu ở cùng một vị trí, chống lại các lực của dòng hải lưu, gió và sóng.

Một thách thức khác phát sinh khi các mũi khoan phải được thay thế giữa hoạt động. Lớp vỏ đại dương được cấu tạo từ đá lửa làm mòn các bit từ lâu trước khi đạt được độ sâu mong muốn.

Khi điều này xảy ra, đội khoan mang toàn bộ ống khoan lên bề mặt, gắn một mũi khoan mới và trở về cùng một lỗ. Điều này đòi hỏi phải dẫn đường ống vào một hình nón tái nhập hình phễu, rộng dưới 15 feet, được đặt dưới đáy đại dương ở miệng lỗ khoan. Quá trình này, lần đầu tiên được thực hiện vào năm 1970, giống như hạ một sợi mì spaghetti dài thành một cái phễu rộng một phần tư inch ở cuối sâu của một bể bơi Olympic.

Khẳng định kiến ​​tạo mảng

Khi khoan đại dương khoa học bắt đầu vào năm 1968, lý thuyết về kiến ​​tạo mảng là một chủ đề tranh luận tích cực. Một ý tưởng quan trọng là lớp vỏ đại dương mới được tạo ra tại các rặng dưới đáy biển, nơi các mảng đại dương di chuyển ra xa nhau và magma từ bên trong Trái đất nằm giữa chúng. Theo lý thuyết này, lớp vỏ phải là vật liệu mới ở đỉnh của các rặng đại dương và tuổi của nó sẽ tăng lên theo khoảng cách từ đỉnh.

Cách duy nhất để chứng minh điều này là bằng cách phân tích trầm tích và lõi đá. Vào mùa đông năm 1968-1969, Glomar Challenger đã khoan bảy địa điểm ở Nam Đại Tây Dương ở phía đông và phía tây của sườn núi giữa Đại Tây Dương. Cả những tảng đá khổng lồ dưới đáy đại dương và trầm tích quá mức phù hợp hoàn toàn với dự đoán, xác nhận rằng lớp vỏ đại dương đang hình thành tại các rặng núi và kiến ​​tạo mảng là chính xác.

Tái thiết lịch sử Trái đất

Kỷ lục đại dương về lịch sử Trái đất liên tục hơn các thành tạo địa chất trên đất liền, nơi xói mòn và tái định vị bởi gió, nước và băng có thể phá vỡ kỷ lục. Ở hầu hết các vị trí đại dương, trầm tích được đặt xuống từng hạt, microfossil bằng microfossil, và giữ nguyên vị trí, cuối cùng chịu khuất phục trước áp lực và biến thành đá.

Các vi sinh vật (sinh vật phù du) được bảo quản trong trầm tích rất đẹp và nhiều thông tin, mặc dù một số nhỏ hơn chiều rộng của một sợi tóc người. Giống như hóa thạch thực vật và động vật lớn hơn, các nhà khoa học có thể sử dụng các cấu trúc tinh tế của canxi và silicon để tái tạo lại môi trường trong quá khứ.

Nhờ khoan đại dương khoa học, chúng ta biết rằng sau một cuộc tấn công tiểu hành tinh đã giết chết tất cả các loài khủng long không phải là loài chim 66 triệu năm trước, sự sống mới đã xâm chiếm vành miệng núi lửa trong vòng vài năm và trong vòng 30.000 năm, một hệ sinh thái đầy đủ đã phát triển mạnh. Một vài sinh vật đại dương sâu thẳm sống ngay qua tác động của thiên thạch.

Khoan đại dương cũng đã chỉ ra rằng mười triệu năm sau, một lượng lớn carbon - có thể là do hoạt động núi lửa và khí mê-tan thoát ra từ hydrat hydrat nóng chảy - đã gây ra một sự kiện nóng lên đột ngột, hoặc siêu nhiệt, được gọi là Nhiệt cực đại Paleocene-Eocene. Trong tập phim này, ngay cả Bắc Cực cũng đạt tới hơn 73 độ F.

Kết quả axit hóa đại dương từ việc giải phóng carbon vào khí quyển và đại dương đã gây ra sự hòa tan và thay đổi lớn trong hệ sinh thái đại dương sâu thẳm.

Tập phim này là một ví dụ ấn tượng về tác động của sự nóng lên của khí hậu nhanh chóng. Tổng lượng carbon được giải phóng trong PETM được ước tính bằng với lượng mà con người sẽ giải phóng nếu chúng ta đốt cháy tất cả các kho dự trữ nhiên liệu hóa thạch của Earth. Tuy nhiên, một sự khác biệt quan trọng là carbon được giải phóng bởi núi lửa và hydrat có tốc độ chậm hơn nhiều so với chúng ta hiện đang giải phóng nhiên liệu hóa thạch. Do đó, chúng ta có thể mong đợi những thay đổi khí hậu và hệ sinh thái mạnh mẽ hơn nữa trừ khi chúng ta ngừng phát thải carbon.

Tìm kiếm sự sống trong trầm tích đại dương

Khoan đại dương khoa học cũng đã chỉ ra rằng có khoảng nhiều tế bào trong trầm tích biển như trong đại dương hoặc trong đất. Các cuộc thám hiểm đã tìm thấy sự sống trong trầm tích ở độ sâu hơn 8000 feet; trong các trầm tích dưới đáy biển đã 86 triệu năm tuổi; và ở nhiệt độ trên 140 độ F.

Hôm nay các nhà khoa học từ 23 quốc gia đang đề xuất và tiến hành nghiên cứu thông qua Chương trình khám phá đại dương quốc tế, sử dụng khoan đại dương khoa học để phục hồi dữ liệu từ trầm tích đáy biển và đá và theo dõi môi trường dưới đáy đại dương. Coring đang tạo ra thông tin mới về kiến ​​tạo mảng, chẳng hạn như sự phức tạp của sự hình thành lớp vỏ đại dương và sự đa dạng của sự sống trong các đại dương sâu thẳm.

Nghiên cứu này là tốn kém, và mạnh mẽ về công nghệ và trí tuệ. Nhưng chỉ bằng cách khám phá vùng biển sâu, chúng ta mới có thể phục hồi những kho báu mà nó nắm giữ và hiểu rõ hơn về vẻ đẹp và sự phức tạp của nó.

Bài viết này ban đầu được xuất bản trên Cuộc trò chuyện của Suzanne O hèConnell. Đọc văn bản gôc ở đây.